ЛАБЫ ПО ЭЛЕКТРОНИКЕ

80

Рис. 6.10. Лицевая панель ВП при выполнении задания 1

Рис. 6.11. Принципиальная электрическая схема для исследования характеристик инвертирующего усилителя

4.1.1. С помощью элементов управления ВП установите диапазон изменения входного сигнала (рекомендуемые значения Uex,min=-1,2 В, Uex.max=1,2 В) и пределы изменения выходного сигнала (рекомендуемые

значения ивых.min=-10 В, Ueыx.max=10 В). Нажмите кнопку «Измерение». На графическом индикаторе ВП появится изображение передаточной характе-

81

ристики инвертирующего усилителя.

Скопируйте полученный график на страницу отчета.

4.1.2.Определите по передаточной характеристике положительное

иогр+ и отрицательное иогр. напряжения ограничения сигнала на выходе схемы, используя для этого горизонтальную визирную линию, перемещаемую с помощью ползункового регулятора ВП. Результат запишите в отчет.

4.1.3.Определите коэффициент усиления инвертирующего усилителя. Для этого на передаточной характеристике с помощью упомянутых визирных линий определите координаты двух произвольных точек на наклонном участке характеристики и произведите вычисления по формуле:

Кус= (Uвых2-Uвых1)/( Uex2-Uex1). Результат запишите в отчет.

4.1.4. Нажмите на передней панели ВП кнопку «Перейти к заданию 2», на экране появится лицевая панель ВП, необходимая для выполнения задания 2 (рис.6.12).

Рис. 6.12. Лицевая панель ВП при выполнении задания 2

Задание 2. Исследование работы инвертирующего усилителя.

4.2.1.С помощью элементов управления ВП установите следующий режим измерения: форма сигнала - синусоидальная, частота сигнала - 200 Гц. Амплитуда входного сигнала выбирается такой величины, при которой выходной сигнал, наблюдаемый на графическом индикаторе ВП, не имеет искажений и удобен для наблюдения и измерений. Скопируйте полученное изображение выходного сигнала в буфер обмена и затем вставьте на страницу отчета.

4.2.2.Используя изображение входного и выходного сигналов на графических индикаторах ВП, определите с помощью горизонтальной ви-

82

зирной линии ВП амплитуды входного UBX.m и выходного иВАХ.m сигналов С помощью полученных данных вычислите коэффициент усиления инвер тирующего усилителя по формуле: К= UBЫХ.m /Uex.m

Примечание: Для определения амплитуды сигнала необходимо измерить его максимальное итах и минимальное umin мгновенные значения и произвести вычисление по формуле:

Uт ( Uтаx-U min)/2.

Используя изображения на графических индикаторах ВП, сравнит» фазы сигналов на входе и выходе инвертирующего усилителя. Сделайте вывод о характере изменения фазы сигнала инвертирующим усилителем и запишите его в отчет.

4.2.3.Рассчитайте коэффициент усиления инвертирующего усилите ля. Для расчетов воспользуйтесь соотношением К= Roc/ R1- Результата запишите в отчет.

Сравните значения коэффициентов усиления, полученные по переда точной характеристике (п.4.1.3), на основе результатов измерений (п.4.2.2

ирасчетным путем (п.4.2.3). Сделайте вывод и запишите его в отчет.

4.2.4.Нажмите на передней панели ВП кнопку «Перейти к заданию 3», на экране появится лицевая панель ВП, необходимая для выпол нения задания 3 (рис.6.13).

Рис. 6.13. Лицевая панель ВП при выполнении задания 3

Задание 3. Получение передаточной характеристики неинвертирующего усилителя

Для исследования характеристик неинвертирующего усилителя используется схема, изображенная на рис. 6.14.

83

Рис. 6.14. Принципиальная электрическая схема для исследования характеристик неинвертирующего усилителя

4.3.1. С помощью элементов управления ВП установите диапазон изменения входного сигнала (рекомендуемые значения составляют при

мерно Uex.min=-1,2B, Uex.max=l,2B) и пределы изменения выходного сигнала (рекомендуемые значения составляют примерно Uвых.min=-10 В, Uвых.max=10

В). Нажмите на панели ВП кнопку «Измерение». На графическом индика торе ВП появится изображение передаточной характеристики неинверти рующего усилителя.

Скопируйте полученную характеристику на страницу отчета.

4.3.2.Определите по передаточной характеристике положительное

Uогр+ и отрицательное Uогр. напряжения ограничения сигнала на выходе схемы, используя для этого горизонтальную визирную линию, перемещае мую с помощью ползункового регулятора ВП. Результат запишите в отчет.

Определите коэффициент усиления схемы по методике, описанной в п.4.1.3. Полученный результат запишите в отчет.

4.3.3.Нажмите на передней панели ВП кнопку «Перейти к зада нию 4», на экране появится лицевая панель ВП, необходимая для выпол нения задания 4 (рис.6.15).

Задание 4. Исследование работы неинвертирующего усилителя

4.4.1. С помощью элементов управления ВП установите следующий режим измерения: форма сигнала - синусоидальная, частота сигнала - 200 Гц. Амплитуда входного сигнала выбирается такой величины, при которой выходной сигнал, наблюдаемый на графическом индикаторе ВП, не имеет

84

искажений и удобен для наблюдения и измерений. Скопируйте полученное изображение выходного сигнала в буфер обмена и затем вставьте на страницу отчета.

Используя изображения на графических индикаторах ВП, сравните фазы сигналов на входе и выходе неинвертирующего усилителя. Сделайте вывод о характере изменения фазы сигнала неинвертирующим усилителем

изапишите его в отчет.

4.4.2.Рассчитайте коэффициент усиления неинвертирующего усили-

теля. Для расчетов воспользуйтесь соотношением К= R0C / R1- Результат запишите в отчет.

4.4.3.По осциллограмме с помощью горизонтальной визирной ли-

нии ВП определите амплитуды входного UBx.m и выходного Uвыхт сигналов. Вычислите коэффициент усиления неинвертирующего усилителя по

формуле: К= UBbIX.m./ UBXm. Результат запишите в отчет.

Рис. 6.15. Лицевая панель ВП при выполнении задания 4

Сравните значения коэффициентов усиления, полученные по передаточной характеристике (п.4.3.2), на основе результатов измерений (п.4.4.3) и параметров элементов схемы (п.4.4.2). Сделайте вывод и запишите его в отчет.

4.4.4. Нажмите на передней панели ВП кнопку «Перейти к заданию 5», на экране появится лицевая панель ВП, необходимая для выполнения задания 5 (рис.6.16).

Рис. 6.16. Лицевая панель ВП при выполнении задания 5

Задание 5. Исследование работы интегратора напряжения

Для исследования работы интегратора напряжения соберите электрическую схему, изображенную на рис. 6.17.

Рис. 6.17. Принципиальная электрическая схема дпя

исследования. работы интегратора напряжения

4.5.1.С помощью элементов управления ВП установите следующий режим измерения: форма сигнала - прямоугольная, частота сигнала - 200 Гц. Амплитуда сигнала на входе интегратора выбирается такой величины, чтобы сигнал на выходе не имел видимых искажений и был удобен для на блюдения и измерений.

На графическом индикаторе ВП появится выходной сигнал (результат интегрирования), имеющий форму, близкую к треугольной. Скопируйте полученное изображение выходного сигнала в буфер обмена и затем вставьте на страницу отчета.

4.5.2.Используя изображение выходного сигнала, полученное на графическом индикаторе ВП, определите и запишите в отчет скорость его изменения. Для этого с помощью горизонтальной визирной линии измерь те максимальное (итах)и минимальное (umin) мгновенные значения сигнала

ивычислить отношение размаха сигнала {umax-umin) к полупериоду его из менения Т/2:

Рассчитайте и запишите в отчет скорость изменения выходного сигнала по значениям параметров компонентов схемы, используя формулу идеального интегратора:

Сравните значения скорости изменения сигнала на выходе интегратора со скоростью, полученной на основе результатов измерений и расчетным путем. Сделайте вывод о степени идеальности интегратора.

4.5.3.Получите и вставьте в отчет осциллограммы выходного сигнала интегратора для синусоидальной, треугольной и пилообразной форм входного напряжения. Объясните полученные результаты. При синусоидальной форме входного сигнала оцените разность фаз между входным и выходным сигналами интегратора. Объясните полученный результат.

4.5.4.Нажмите на передней панели ВП кнопку «Перейти к заданию 6», на экране появится лицевая панель ВП, необходимая для выполнения задания 6 (рис.6.18).

Задание 6. Исследование работы дифференциатора напряжения

Для исследования работы дифференциатора напряжения соберите электрическую схему, изображенную на рис. 6.19.

4.6.1. С помощью элементов управления ВП установите следующий режим измерения: форма сигнала - треугольная, частота сигнала - 200 Гц. Амплитуда сигнала на входе интегратора выбирается такой величины, чтобы сигнал на выходе не имел видимых искажений и был удобен для наблюдения и измерений.

87

Рис. 6.18. Лицевая панель ВП при выполнении задания 6

Рис. 6.19. Принципиальная электрическая схема для исследования работы дифференциатора напряжения

На графическом индикаторе ВП появится ВЫХОДНОЙ сигнал (результат дифференцирования), имеющий форму, близкую к прямоугольной.

Скопируйте полученное изображение выходного сигнала на страницу отчета.

88

4.6.2.Используя изображение выходного сигнала, полученное на графическом индикаторе ВП, определите с помощью горизонтальной ви-

зирной линии ВП его амплитуду UBblx.m в области установившегося значения. Результат запишите в отчет.

4.6.3.Определите и запишите в отчет скорость изменения входного сигнала треугольной формы, используя для расчетов отношение удвоенной

амплитуды входного сигнала (2Um) к полупериоду изменения (Т/2) выходного напряжения:

4.6.4.По заданным параметрам схемы и найденному в п.4.6.3 значению скорости изменения входного сигнала рассчитать амплитуду выходного напряжения по формуле идеального дифференциатора:

4.6.5.Сравните результаты измерений (п.4.6.2) и расчетов (п.4.6.4). Сделайте вывод о степени идеальности дифференциатора напряжения.

4.6.6.Получите и вставьте в отчет изображения сигнала на выходе дифференциатора напряжения для синусоидальной, прямоугольной и пило-

образной форм входного напряжения. Объясните полученные результаты.

4.6.7.При синусоидальной форме входного сигнала оцените разность фаз между входным и выходным сигналами дифференциатора. Объясните полученные результаты.

4.6.8.Выключите ВП, для чего нажмите на панели ВП кнопку «За-

вершение работы».

5.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

•Что такое операционный усилитель?

•Перечислите основные характеристики операционного усилителя и методы их измерения.

•Приведите схемы масштабных преобразователей на основе ОУ и вы-

ражения для расчета коэффициента передачи.

•Какова разность фаз между входным и выходным сигналами инвертирующего усилителя на ОУ? Почему?

•Какова разность фаз между входным и выходным сигналами неинвертирующего усилителя на ОУ? Почему?

•Чем определяется постоянная составляющая выходного напряжения усилителя на ОУ?

•Приведите схему сумматора аналоговых сигналов.

•Приведите схему интегратора напряжения и временные диаграммы сигналов на входе и выходе.

•Как рассчитать скорость изменения сигнала на выходе интегратора?

89

Приведите схему дифференциатора напряжения и расчетные соотношения для выходного сигнала.

Как зависит напряжение на выходе дифференциатора от скорости изменения входного напряжения?

В каком случае для описания работы электрических схем на основе ОУ можно использовать соотношения, описывающие работу идеального ОУ?

Насколько точно определены в работе параметры схем на основе операционного усилителя? От чего может зависеть качество полученных результатов?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК АНАЛОГОВЫХ КОМПАРАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью работы является:

•ознакомление с характеристиками аналоговых компараторов напряжения;

•исследование работы однопорогового компаратора;

•исследование работы гистерезисного компаратора;

2.СВЕДЕНИЯ, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Перед выполнением работы полезно ознакомиться со следующими

вопросами:

•назначение, принцип действия и классификация аналоговых компа раторов

[1, с. 92-100],

•особенности работы операционного усилителя (ОУ) в качестве схемы сравнения аналоговых сигналов [2, с. 349-354],

•принципы построения и характеристики однопороговых компараторов на основе ОУ [2, с. 354-359],

•принципы построения и характеристики гистерезисных компараторов на основе ОУ [2, с. 359-367].

Компаратором называется устройство сравнения двух аналоговых сигналов, один из которых может быть задан как эталонный. При этом на выходе устройства формируются только два значения выходного сигнала: напряжение на выходе будет иметь высокий уровень UB, если разность между входными сигналами положительна и, наоборот, низкий уровень UH, если разностное напряжение отрицательно. Эти условия записываются следующим образом: